训练57 法拉第电磁感应定律 涡流和自感-【红对勾讲与练·练习手册】2026年高考物理大一轮复习全新方案基础版

训练57 法拉第电磁 化基础巩固」 1.(5分)(2024·湖北卷)《梦溪笔谈》中记录了一次 罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝 刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好 (原文：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者， 银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚 钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然)。导致金属熔 化而非金属完好的原因可能为 () A,摩擦 B.声波C,涡流 D.光照 2.(5分)(2024·广东卷)电磁俘能器可在汽车发动 机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构 如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振 动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应 强度大小均为B。磁场中，边长为L的正方形线 圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线 圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不 会离开线圈。关于图乙中的线圈，下列说法正确 的是 线圈 。。。。 磁场分界线· +】 ×××× ×××× 甲 A.穿过线圈的磁通量为BL2 B.永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势 越大 C.永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势 越小 D.永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方 向为顺时针方向 3.(5分)(2024·福建泉州模拟) 一圆盘发电机的结构如图所 示。铜盘安装在水平的铜轴 上，整个铜盘处于垂直于盘面 的匀强磁场中，磁感应强度大 小为B,两块铜片C、D分别与 转动轴和铜盘的边缘接触。从左向右看，铜盘以 角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则对通过电阻 R的感应电流判断正确的是 A.方向C→R→D,大小不变 B.方向DR→C,大小不变 C.方向C→R→D,大小随时间周期性变化 D.方向D→R→C,大小随时间周期性变化 (横线下方不可作答) 4 班级： 姓名： 感应定律 涡流和自感 (总分：65分) 4.(5分)(2023·重庆卷)某 轴线B 小组设计了一种呼吸监测 身体轮廓 方案：在人身上缠绕弹性金 属线圈，观察人呼吸时处于 匀强磁场中的线圈面积变 化产生的电压，了解人的呼 吸状况。如图所示，线圈P的匝数为N,磁场的磁 感应强度大小为B,方向与线圈轴线的夹角为O。 若某次吸气时，在t时间内每匝线圈面积增加 了S,则线圈P在该时间内的平均感应电动势为 ( NBScos 0 NBSsin 0 A. B. t t C.BSsin 0 01 BScos 0 t 5.(5分)如图所示，半径为r的圆形 区域内有垂直于纸面向里的匀强 磁场，磁感应强度大小随时间t的 变化关系为B=B。十kt,B。、k为 x 常量，则图中半径为R的单匝圆 形线圈中产生的感应电动势大小为 ( A.πkr2B.πkR2 C.πBor2 D.πBoR 6.(5分)(2024·北京顺义区 一模)如图所示，将绝缘导 线绕在柱形铁块上，导线内 之 通以交变电流，铁块内就会 产生感应电流，即涡流。当 2 线圈内部空间的磁感线方 向竖直向上，在铁块内产生 (自上而下观察)沿虚线顺 时针方向的涡流时，下列说 法正确的是 A.绝缘导线中的电流正在减小 B.绝缘导线中的电流由b流向a C.为减小涡流，可以增大交变电流的频率 D.为减小涡流，可以把铁块沿纵向切成很薄的铁 片，涂上绝缘层后叠放起来 7.(5分)如图所示，上下开口、内 壁光滑的铜管P和塑料管Q竖 小磁块 直放置。小磁块先后在两管中 从相同高度处由静止释放，并 塑料管 落至底部。则小磁块() 铜管 A.在P和Q中都做自由落体 运动 B.在两个下落过程中的机械能都守恒 09 第十二章电磁感应 C.在P中的下落时间比在Q中的长 D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大 8.(5分)(2024·江苏南通三模)如图甲、乙是演示自 感现象的实验电路，实验现象明显。下列说法中 正确的是 R A.在图甲中，开关S闭合时两灯泡同时亮 B.在图甲中，仅去掉铁芯后线圈的电感增大 C.在图乙中，开关S断开时线圈中产生自感电 动势 D.在图乙中，开关S断开时灯泡中电流方向不改变 L素养提升」 9.(5分)(2024·重庆沙坪坝区三 tiiliiliiit 模)如图所示，用轻绳把边长为××××× 4 × L的正方形金属框竖直悬挂于 一个有界的匀强磁场边缘，磁场 方向垂直于纸面向里，金属框的 上半部分处于磁场内，下半部分处于磁场外，磁感 应强度大小随时间变化的规律为B=k(k>0), 已知金属框阻值一定，从t一0开始的全过程轻绳 不会被拉断，关于该过程，下列说法正确的是 A.金属框受到竖直向上的安培力 B.金属框中产生的感应电动势大小E=kL C.金属框中感应电流的大小和方向均不变 D.金属框受到的安培力大小不变 10.(5分)(2024·广东江门一模)如图甲所示，列车 车头底部安装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在 轨道地面（测量仪未画出），P、Q为接测量仪器的 端口，磁铁产生的匀强磁场方向垂直地面向下、 宽度与线圈宽度相同，俯视图如图乙所示。当列 车经过线圈上方时，测量仪记录线圈中的电流为 0.12A。磁铁产生的磁场的磁感应强度大小为 0.005T,线圈的匝数为5匝，线圈长为0.2m,线 圈电阻为0.52，则在列车经过线圈的过程中，下 列说法正确的是 ( 列车前进方向 磁铁 线圈 ×X B 6∥66W 接测量仪器 分 乙 红对勾·讲与练 410 A.线圈中的磁通量一直增加 B.线圈中的电流方向为先顺时针后逆时针 C.线圈受到的安培力大小为1.2×104N D.列车运行的速率为12m/s 11.(5分)（多选）(2024·河北石家庄一模)如图甲所 示，线圈A的匝数为50匝、电阻为32，在线圈A 内加垂直线圈平面的磁场，t一0时磁场方向垂直 纸面向里，穿过线圈A的磁通量按图乙变化。电 阻不计、间距为0.5m的足够长水平光滑金属轨 道MN、PQ通过开关S与线圈A相连，两轨间 存在垂直纸面的匀强磁场（图中未画出）。现将 长度为0.5m、电阻为12的导体棒ab垂直轻放 在导轨MN、PQ上。t=0时，闭合开关S,导体 棒ab向右加速运动达到最大速度5m/s后匀速 运动，导体棒ab与轨道始终接触良好。下列说 法正确的有 () ↑/Wb 0.3 /s Pb 甲 乙 A.t=0时，线圈A中的感应电动势为5V B.t=0时，线圈A中的感应电流为2.5A C.两导轨间磁场的磁感应强度大小为2T D.两导轨间磁场的方向垂直MNPQ平面向外 12.(10分)(2022·重庆卷)某同学以金属戒指为研 究对象，探究金属物品在变化磁场中的热效应。 如图所示，戒指可视为周长为L、横截面积为S、 电阻率为ρ的单匝圆形线圈，放置在匀强磁场 中，磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应 强度大小在△t时间内从0均匀增加到B。,求： 得分 (1)戒指中的感应电动势和电流；× + (2)戒指中电流的热功率。 S ×× 高三物理·基础版 ■第十二章电磁感应 训练56电磁感应现象 楞次定律实验十四：探究 影响感应电流方向的因素 1.D只形成闭合回路，回路中的磁通量 不变化，不会产生感应电流，A、B错 误；给线圈通电或断电瞬间，通过另一 闭合回路的磁通量发生变化，会产生 感应电流，能观察到电流表的变化，D 正确：C项中会产生感应电流，但由于 时间短暂，所以观察不到，C错误。 2.C由右手螺旋定则可以判断出，软铁 环中的磁场为顺时针方向，故A错误； 保持S1闭合，在开关S2闭合的瞬间， N线圈中磁通量不变，没有感应电流 产生，故B错误；保持S2闭合，在开 关S闭合的瞬间，N线圈中磁通量增 大，根据楞次定律可以判断通过电流 表的电流由b→a,故C正确；保持S 闭合，在开关S1断开的瞬间，N线圈中 磁通量减小，根据“增反减同”可以判 断通过电流表的电流由a→b,故D 错误。 3.B磁铁靠近金属环的过程中，金属环 所在位置的磁感应强度逐渐增大，则 穿过左右两环的磁通量都增大，故A 正确，不符合题意；结合上述可知，磁 铁靠近金属环的过程中，穿过左环的 磁通量增大，左环产生感应电动势，由 于左环没有闭合，则左环中没有产生 感应电流，无论磁铁速度多大，左环中 总是产生感应电动势，不产生感应电 流，故B错误，符合题意；结合上述，磁 铁靠近金属环的过程中，穿过右环的 磁通量增大，右环闭合，可知无论磁铁 速度多大，右环中都会产生感应电动 势和感应电流，故C正确，不符合题 意；磁铁插向右环时，结合上述可知， 右环中产生感应电流，根据楞次定律 可知，磁铁对感应电流的安培力的作 用效果要阻碍右环中磁通量的增大， 即安培力方向垂直于纸面向里，则俯 视看横杆，横杆将逆时针转动，故D正 确，不符合题意。 4.A由于超导体内部磁场为零，所以超 导体表面感应电流产生的磁场和导线 中电流「产生的磁场方向相反，根据 右手螺旋定则知，超导体表面感应电 流的方向沿x轴负方向，A正确。 5.C由楞次定律“增反减同”可知，框中 的感应电流方向为逆时针，根据左手 定则可知，左侧导体棒所受安培力斜 向右上方，右侧导体棒所受安培力斜 向左上方。故选C。 6.BA图中根据左手定则可知安培力 方向向上，故A错误；B图中根据左手 定则可知洛伦兹力方向向下，故B正 确；C图中根据右手定则可知感应电流 方向向下，故C错误；D图中根据安培 定则可知通电导线中电流方向应向 下，故D错误。 7.A当用电器正常工作时，紧靠的两根 绝缘电线中电流大小相等、方向相反， 此时穿过线圈的磁通量为零；当用电 器漏电时，且电线2中电流小于电线1 中电流，则铁芯中产生顺时针方向（沿 着图中电线1的电流方向看)的磁场， 线圈内磁通量增加，根据楞次定律可 知感应电流从N到M,故选A。 8.BD脉冲电流流经线圈会产生高强度 的磁场是电生磁，是电流的磁效应，故 A错误；脉冲磁场对脑部特定区域产 生感应电流是磁生电，是电磁感应现 象，即变化的磁场会使得脑部特定区 域产生感应电场，故B正确；将脉冲电 流改为恒定电流，不会产生变化的磁 场，不会持续对脑部产生感应电流，故 C错误；若脉冲电流最大强度不变，但 缩短脉冲电流时间，则产生的磁场变 化得更快，在脑部产生的感应电场及 感应电流会增强，故D正确。 9.DA图中磁体左侧磁场方向向左，线 圈相对于磁铁向下运动，则由右手定 则可知，感应电流方向应为顺时针，故 A错误；B图中磁体左侧磁场水平方向 分磁场向左，线圈相对于磁铁向下运 动，则由右手定则可知，感应电流方向 应为顺时针，故B错误；C图中磁体左 侧磁场方向向右，线圈相对于磁体向 下运动，由右手定则可知，感应电流方 向应为逆时针，故C错误；D图中磁 体左侧磁场水平方向分磁场向右，线 圈相对于磁体向下运动，由右手定则 可知，感应电流方向应为逆时针，故D 正确。 10.B线圈从位置A运动到位置B的 过程中，穿过线圈的磁感线条数在减 少，根据楞次定律可知从上往下看， 感应电流的方向是逆时针方向：线圈 从位置B运动到位置C的过程中，穿 过线圈的磁感线条数在增加，根据楞 次定律可知从上往下看，感应电流的 方向是逆时针方向。所以线圈从位 置A运动到位置C的过程中，从上往 下看，感应电流的方向是逆时针方 向，故选B。 11.B闭合开关瞬间，由楞次定律可知， 线圈P中感应电流的磁场与线圈M 中电流的磁场方向相反，二者相互排 斥，故A错误；闭合开关，达到稳定 后，通过线圈P的磁通量保持不变， 则感应电流为零，电流表的示数为 零，故B正确；断开开关瞬间，通过线 圈P方向向右的磁通量减小，由楞次 定律可知线圈P中感应电流的磁场 方向向右，因此流过电流表的感应电 流方向由b到a,故C、D错误。 12.B磁铁从A到最低，点的过程中，圆 环中的磁场方向向上且磁通量增大， 据“增反减同”可判断圆环中产生顺 时针方向的电流（从上往下看），同理 可知磁铁从最低，点到E的过程中，圆 环中产生逆时针方向的电流（从上往 下看)，故A错误：由楞次定律的推论 “来拒去留”可知，磁铁从A到最低，点 和从最低，点到E的过程中，圆环受到 的摩擦力方向均向右，故B正确；由 楞次定律的推论“来拒去留”可知，磁 铁从最低点到E的过程中，圆环对桌 面的压力小于自身的重力，故C错 误；由于磁铁有部分机械能转化为铜 质圆环内能，故磁铁在A、E两处的 重力势能不相等，故D错误。 训练57法拉第电磁 感应定律涡流和自感 1.C在雷击事件中金属和非金属都经 历了摩擦、声波和光照的影响，金属能 够因电磁感应产生涡流而非金属不 能，因此可能的原因为涡流，故选C。 2.D根据题图乙可知此时穿过线圈的 两磁场方向相反，故穿过线圈的磁通 量不为BL,故A错误；根据法拉第电 磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升 越快，磁通量变化越快，线圈中感应电 动势越大，故B、C错误；永磁铁相对线 圈下降时，根据楞次定律可知线圈中 感应电流的方向为顺时针方向，故D 正确。 3.B把铜盘视为闭合回路的一部分，在 铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转 动时，铜盘切割磁感线产生感应电动 势，回路中有感应电流，由右手定则可 判断出感应电流方向为D→R→C,铜 盘切割磁感线产生的感应电动势大小 不变，根据闭合电路欧姆定律，回路中 感应电流大小不变，故选B。 4.A根据法拉第电磁感应定律有E= N=NBcos 0.S-NBScos0, △t 选A。 5A由题意可知磁场的变化率为片 k,根据法拉第电磁感应定律可知E= △电_△B·=k元r2,故选A △t At 6.D依题意，线圈内部空间的磁感线方 向竖直向上，由安培定则可知绝缘导 线中的电流由a流向b,故B错误；在 铁块内产生的涡流的磁场方向竖直向 下，与原磁场方向相反，可知原磁场强 度正在增大，即绝缘导线中的电流正 在增大，故A错误；增大交变电流的频 率，可增大涡流，故C错误：在感应电 动势的大小一定时要减小涡流，需要 增大铁块电阻，根据电阻定律可知，可 减小铁块的横截面积，故可以把铁块 沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层 后叠放起来，故D正确。 7.C小磁块在铜管中下落的过程，根据 电磁感应知铜管中会产生涡流，小磁 块受到阻力，P中小磁块的部分机械能 转化为铜管中涡流产生的焦耳热，小 磁块的机械能不守恒，故A、B错误：Q 管为塑料管，小磁块下落过程为自由 落体运动，所以比在P中下落时间短， 落至底部时比在P中的速度大，故C 正确，D错误。 参考答案547 8.C在题图甲中，开关S闭合时，由于 线圈对电流的阻碍作用，电流并不是 同时通过两个灯泡，即开关S闭合时， A2灯先亮，A灯缓慢变亮，故A错 误；仅去掉铁芯后，线圈的自感系数变 小，所以线圈的电感变小，故B错误； 在题图乙中，开关S断开时，由于线圈 对电流有阻碍作用，所以线圈中会产 生自感电动势，故C正确：在题图乙 中，在开关S断开前，灯泡中的电流方 向为向右，当开关断开后，原来通过灯 泡的电流立刻消失，由于线圈对电流 的阻碍作用产生自感电动势，线圈相 当于电源，与A灯重新组成回路，此时 通过灯泡的电流方向向左，即在题图 乙中，开关S断开时灯泡中电流方向 发生改变，故D错误。 9C金属框在磁场中的面积S=2X L=L: ,根据楞次定律可得金属框中 的感应电流为沿逆时针方向，根据法 拉第电磁感应定律可知E=A地 △t △B·SkL2 △t ,设金属框的电阻为R, 由闭合电路欧姆定律得1= R kL R=2示，故电流大小始终不发生 2 kL 改变，故B错误，C正确；由上述分析 可知，金属框上边的电流方向水平向 左，根据左手定则可以判定金属框所 受安培力方向竖直向下，故A错误：金 属框中电流大小不变，但磁感应强度 大小随时间变化规律为B=kt(k>0), 由F=ILB,可知安培力在增大，故D 错误。 10.D在列车经过线圈的上方时，由于 列车上磁铁产生的磁场的方向向下， 所以线圈内的磁通量方向向下，先增 大后减小，根据楞次定律可知，线圈 中的感应电流的方向为先逆时针，再 顺时针，故A、B错误：线圈受到的安 培力大小为F=nBIl=6×10-1N, 故C错误；线圈切割磁感线产生的感 应电动势为E=nBlu,根据闭合电路 E 欧姆定律可得I=尺，联立解得 12m/s,故D正确。 11.ACt=0时，根据法拉第电磁感应 定律可得线圈A中的感应电动势为 E-n/4 2|=50x03v=5V,t=0 △t 3 时，线圈A中的感应电流为I= 十R3中A=1.25A,故A正确， E5 B错误；由题意可知导体棒ab向右加 速运动达到最大速度5m/s后匀速运 动，则有BL心=E,可得两导轨间磁场 磁感应强度大小为B二 548红对闪·讲与练·高三物理· 0.5X5T=2T,故C正确；根据楞次 5 定律可知，线圈A中产生的感应电流 沿顺时针方向，则导体棒ab中的电流 方向为由Q到b,由导体棒向右加速 运动及左手定则可知两导轨间磁场 的方向垂直MNPQ平面向里，故D 错误。 、BL2BoLS BL'S 12.(1)4π△E4p△t (2)16Rp(△) 解析：(1)设戒指的半径为r,则有 L=2πr, 磁感应强度大小在△t时间内从0均 匀增加到B。,产生的感应电动势为 E=B·r, △t 可得E= B。L2 4π△t 戒指的电阻为R=必】 S 则戒指中的感应电流为 1 (2)戒指中电流的热功率为 BiL'S P=I'R=16Ep(△t)9 训练58专题突破： 电磁感应的电路和图像问题 1.Ba、b间的电压等于路端电压，而小 金属环电阻占电路总电阻的 3故a,b 2压为U=EB正 2.D圆环在磁场中的有放切割长度即 a、b连线的长度，如图所示， ”× × 03 水××× ××× 由几何关系知有效切割长度为√2R,所 以产生的感应电动势为E=BLU= B·√2Rv,由于外电路的电阻值为 子Rg,所以U=是B·ERu 4 3EBRu,故逸D。 4 3.AD根据电磁感应定律得感应电动势 △吧△B·S,磁场B均匀 大小为E= △t 增大，则45 为定值，则电动势大小不 变，挂件的电阻不变，则感应电流i不 随时间玫变，故A正确，B错误；根据 楞次定律可知挂件中电流沿逆时针方 向，则挂件受到的安培力竖直向上，受 力分析可知细线拉力F=mg一F安= mg一BIL,因为磁感应强度B均匀增 大，电流I大小不变，则F一t图像为一 条斜率为负的直线，故C错误，D正确。 基础版 4.D因为L2中感应电流大小不变，根 据法拉第电磁感应定律可知，L1中磁 场的变化是均匀的，即L1中电流的变 化也是均匀的，A、C错误；根据题图乙 知，0一时间内L,中的感应电 产生的磁场方向向左，所以线圈L1中 感应电流产生的磁场方向向左并且减 小，或方向向右并且增大，B错误，D 正确。 5.BD设线框的电阻为R,线框的加速 度大小为a,则t(0≤t≤t1)时刻线框 的速度大小v=at,产生的感应电动势 大小E=BLu=BLat,线框中电流大 小1=尽=，所以I与t成正比 例关系，I一t图像为过原，点的倾斜直 线，故A错误，B正确；根据前面分析 可知，t(0t≤t1)时刻线框所受安培 力大小F,=B1L=Ba,设线框质 R 量为，对线框根据牛顿第二定律有 F-FA=a,解得F=BE十a, R 所以F一t图像为纵截距大于零的倾 斜直线，故C错误，D正确。 6.D沿水平直轨道建立x轴，设向右为 正方向，e,点为坐标原，点，bc边的位置 坐标x从0到L的过程中，根据楞次 定律判断可知线框中感应电流方向沿 a→b→c→d→a,为正值。线框bc边 有效切割长度为l=L一vt,感应电动 势为E=Blu=B(L一vt)v,随着t均 E 匀增加，E均匀减小，感应电流i=尺· 即知感应电流均匀减小。同理，x从L 到2L的过程中，根据楞次定律判断出 感应电流方向沿a→d→c→ba,为 负值，感应电流仍均匀减小，故A、B、C 错误，D正确。 7.BCD导体棒MV从导线框左端匀速 滑到右端时，线框左右两部分并联电 阻先增大后减小，MN滑到ab中点时， 线框左右两部分并联总电阻最大，当 外电阻与电源的内阻相等时，电源的 输出功率最大，则导线框上消耗的电 功率不可能一直增大，故A错误；若导 线框左右两部分并联的最大电阻小于 电源的内阻，导线框上消耗的电功率 可能先增大后减小，故B正确；若导线 框左右两部分并联的最小电阻大于电 源的内阻，导线框上消耗的电功率可 能先减小后增大，故C正确：若电源的 内阻在导线框左右两部分并联的最小 和最大电阻之间，导线框上消耗的电 功率将增大、减小、再增大、再减小，故 D正确。 8.B根据题意，设ab、cd、ef的电阻均 为R,线框匀速通过磁场，且磁场宽度 l=ac=ce,可知开始时，ab切割磁感 线，感应电动势为E1=Blu,cd棒中电 流方向由c→d,则c,点电势高于d点